>[0046] 根据香农定理，三种天线模式的信道容量CSIS。、Ctd和C SM分别为：
[0047] Csiso= log 2 (!+SINRsiso) (5)
[0048] Ctd= Iog2 (1+SINRJ (6)
[0049] Csm= MX log 2(1+SINRsm) (7)
[0050] S204 :计算判决系数a :
[0051] 从公式（5)、（6)、（7)可以看出，当M = N= 1，三种天线模式下具有相同的等效信 道质量信息和信道容量，则有SINRsisq= SINRtd= SINRsm，CSIS。= Ctd= Csm;当M，N > 1，复用 模式SM和分集模式TD的等效信道质量信息以及信道容量都要比单天线模式SISO大。基 于以上分析，本发明引入了判决系数a，其表达式为：
[0052]
[0053] 显然判决系数a的取值范围为0 < a < 1。判决系数a可用来衡量三种天线模 式下信道容量的相对大小。
[0054] S205:判断是否a彡ath，ath表示预设的判决门限，根据实际情况设置，经过实 验统计，a th-般的取值范围为〇. 85$ a th<l。如果是，进入步骤S206,否则进入步骤 S207〇
[0055] S206:设置天线模式为单天线模式。这是因为当a多ath，说明三种天线模式下 所能达到的信道容量值非常接近，也就说明采用单天线方式能够获得与多天线方式相似的 系统性能，但是由于单天线更为简便且易于实现，所以通过性能和复杂度的折中，选择单输 入单输出的天线模式传输更为适合。
[0056] S207 :判断是否Ctd彡Csm，如果是，说明相较于空间复用模式，采用发射分集模式会 获得更好的系统性能，所以选择发射分集模式更为合适，进入步骤S208,否则采用空间复用 模式会获得更好的系统性能，进入步骤S209。
[0057] 当天线a < <^时，说明采用多天线能够获得更好的信道容量，那么就需要进一 步从发射分集TD和空间复用SM两种模式中进行选择，本发明直接根据信道容量的大小来 进行选择。
[0058] S208 :设置天线模式为发射分集模式。
[0059] S209 :设置天线模式为空间复用模式。
[0060] 在实际应用中，可以将天线模式的调度结果以代码形式表示，方便多天线模块识 另|J，例如设置单输入单输出SISO模式的对应代码为0,发射分集TD模式的对应代码为1，空 间复用SM模式的对应代码为2。
[0061] 为了说明本发明的技术效果，采用一个具体实例对本发明进行仿真验证。本次仿 真中所采用的天线模式主要包括单天线SISO模式、发送分集TD模式（2X2,4X4)以及空 间复用SM模式（2 X 2,4X 4)。
[0062] 图3是不同判决系数门限下的系统吞吐量曲线图。如图3所示，展示了三种信道： PedB、VehA和HI的吞吐量。可以看出，单、多天线判决门限a th在不同取值下自适应系统 的吞吐量有所区别，当a th的取值介于0.9和0.95时，系统所获吞吐量可以达到最大。因 此，本实施例中选取判决门限值a th= 0. 9,即当判决系数a多〇. 9,选取SISO模式；当a < 〇. 9,则选取TD或SM模式。下面给出不同天线模式下的系统吞吐量的仿真比较图。
[0063] 图4是天线数目为2X2时PedB信道在不同天线模式下的吞吐量曲线图。图5是 天线数目为4X4时PedB信道在不同天线模式下的吞吐量曲线图。如图4和图5所示，在 信道条件一般，信噪比比较低时，系统在SISO、发送分集TD以及空间复用SM这三种模式下 所能达到的吞吐量值很有限，数值也很接近。与之相比，本发明具有明显优势，系统在多天 线自适应调度模式下能会获得更高的吞吐量。在相同的信道环境下，随着信噪比SNR的增 大，各种天线模式下的吞吐量都有所增加，且本发明的多天线自适应调度模式依然具有优 势。当信道条件比较好时，不管天线数目为2X2还是4X4, SISO模式和TD模式、SM模式 与本发明能够获得的吞吐量值非常接近，而且可以观察到当信噪比SNR达到5dB之后，本发 明基本上都选择空间复用SM模式作为多天线发射方式。
[0064] 图6是天线数目为2X2时VehA信道在不同天线模式下的吞吐量曲线图。图7是 天线数目为4 X 4时VehA信道在不同天线模式下的吞吐量曲线图。图8是天线数目为2 X 2 时HI信道在不同天线模式下的吞吐量曲线图。图9是天线数目为4X4时HI信道在不同 天线模式下的吞吐量曲线图。如图6至图9所示，虽然相比于PedB信道，VehA信道和HI信 道更为恶劣，而且每种模式下吞吐量值都有所下降，但是就整体而言，与固定的单、多天线 模式相比，系统在本发明的多天线自适应调度模式下仍然有着更为突出的性能表现。
[0065] 从以上的仿真验证结果可以看出，不论在哪种仿真环境和哪种信道条件中，相比 较于其他三种固定的天线模式，本发明的多天线自适应调度模式都具有不错的吞吐量性 能，并且都表现出稳定的性能优势。由此可以证明，本发明提出的多天线自适应调度方法可 以显著改善LTE通信系统的性能。
[0066] 尽管上面对本发明说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本技术领域的技术 人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技 术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些 变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1. 一种LTE多天线系统的多天线自适应调度方法，其特征在于，包括以下步骤： 51:接收端向发送端反馈每个信道的信噪比,其中i表示信道的序号，取值范围 为i= 1，2,. . .，T，T为反馈信道的个数； 52 :接收端根据信噪比SOT〗分别计算三种天线模式下的等效信息质量信息SINRSIS。、 SINMPSINRsm，计算公式分别为：其中，M表示发射端天线数，N表示接收端天线数； 53 :分别计算三种天线模式的信道容量CSIS。、Ctd和CSM，计算公式为： Csiso- 1°S2(I+SINRsiso) Ctd=Iog2 (1+SINRJ CSM=MXl〇g2(l+SINRSM) 54 :计算判决系数a，计算公式为：S5:如果a多ath，采用单天线模式；如果不是，则进一步判断是否Ctd多Csm，如果是， 则采用发送分集模式，否则采用空间复用模式。2. 根据权利要求1所述的多天线自适应调度方法，其特征在于，步骤Sl中的信噪比 的计算公式为：其中，Pm为节点所在小区导频测量信号（SoundReferenceSignal,SRS)的接收功率； 乂为第j个子载波的信道功率谱，Q为传输子载波个数，B表示系统带宽，0为信道衰落系 数，N。为信道噪声的功率谱密度，S:表示干扰功率。3. 根据权利要求1所述的多天线自适应调度方法，其特征在于，步骤S5中判决门限 ath的取值范围为0? 85彡ath< 1。
【专利摘要】本发明公开了一种LTE多天线系统的多天线自适应调度方法，接收端向发送端反馈每个信道的信噪比，发送端根据信噪比分别计算三种天线模式下的等效信息质量信息，然后计算得到三种天线模式的信道容量，再计算得到判决系数，如果判断系数大于等于预设阈值，则采用单天线模式；否则进一步判断发送分集模式的信道容量是否大于等于空间复用模式的信道容量，如果是则采用发送分集模式，否则采用空间复用模式。本发明通过信道信噪比来自适应地设置发送端的天线模式，使天线模式能自动适应当前信道环境，进而提高系统吞吐率。
【IPC分类】H04B7/04, H04B7/06
【公开号】CN105049099
【申请号】CN201510357891
【发明人】刘健, 谭鑫鑫, 刘岩, 张唯炯
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月25日